Debouck, Daniel G.

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Los caminos de los Mazatl, Ayotochtli, Ahuatl, Yetl, y Etl : flujos genéticos de largo alcance y sus consecuencias D.G. Debouck6to SIRGEALC, Ciudad de México, 15 noviembre 2007Rendimiento promedio: 700-900 kg/ Ha (1,900 kg/ Ha)  (1/4 varios cereales !)Producción total: 22 mi ton/ año (posiblemente mayor por autoconsumo !)Valor de la producción: 10,000,000 US$/ año (ibidem)Dificultad de competir (contra la soya, entre otros)Solución a tomar en cuenta: vigor híbrido, aptitud combinatoriaposible ejemplo a seguir: maíz (southern dent x northern flint), y varias hortalizasCombinar acervos genéticos ‘algo’ distantes dentro de la misma especieValor nutricional: 22% proteínas, 45% carbohidratos, fibra, minerales, oligoelementos Desde 1950 mejoramiento genético se ha enfocado en estabilizar la producción buscando resistencias a enfermedades, plagas, estrés abióticosProblemática del Fríjol Comúnfuente: Beebe & Debouck 2008Desde 1990 mejoramiento genético busca mejorar el rendimiento per sePasos hacia el entendimiento de la estructura genética del cultivoUbicación de los sitios de domesticación:Chacón et al. 2005Existencia de acervos genéticos en cultivados: Evans 1973; Gepts 1988Por lo menos dos domesticaciones distintas:Gepts et al. 1986; Khairallah et al. 1990Singh et al. 1991Definición de 6 razas (2 en cada acervo): MesoaméricaAndesRelación forma silvestre/ forma cultivada:Burkart & Brücher 1953; Colín 1967; Gentry 1969ya que el fenotipo engaña: entender primero las diferencias en la forma silvestreDistribución dePhaseolus vulgaris L. enlas AméricasChihuahuaSan Luísfuente: Chacón et al. 2002; Freytag & Debouck 2002; Toro et al. 1990Sierra Madre OccidentalEje VolcánicoRuptura geológicaValle CentralRango PacíficoAndes centrales y sureñosCordillera orientalSierra Madre del Sur1985, 19861985, 1988, 19951985, 1986, 19891989, 199019881987-20041978-19881986, 199019871988, 19941,100 poblaciones disponiblesQué tienen en común los Mazatl, Ayotochtli, Ahuatl, Yetl, y Etl ? han cruzado el Istmo de Panamá en el Pleistocénico (1.3-0.6 mi A)mazatl = venado ayotochtli = armadillo ahuatl = encino, robleahuatl = encino, roble etl = frijolyetl = tabacoFilogeografíaEstudio de la distribución geográfica e historia de linajes genéticossegún Avise 2000tiempoespaciobarreradiferenciaciónextinciónAmérica Central Andesfuentes: Brücher 1988; Delgado et al. 1988; Toro et al. 1990Diferencias morfológicas: semillas, racimos, bracteolasDiferencias fisiológicas: parametros de fotosíntesisfuente: Lynch et al. 1992Diferencias bioquímicas:proteínas de reserva, énzimasDiferencias moleculares:RFLPs mtDNA, RAPDs nDNAAFLPs nDNA, secuencias cp, nDNAMesoamericaAndesfuentes: Gepts et al. 1986; Debouck et 1993la naturaleza de las diferencias indica duraciones de 500,000 a 1,000,000 añosla gente ha llegado al continente américano hace 15,000 a 60,000 añosForma Diferencias al nivel genético molecular en Phaseolus vulgarisAcervo MesoamericanoDiferencias entre W México y GuatemalaAcervo PacíficoAcervo Sur AndinoTohme et al. 1996Acervo Norte AndinoDebouck et al. 1993Tohme et al. 1996; Chacón et al. 1996Kami et al. 1995Tohme et al. 1996Freyre et al. 1996Gepts et al. 1986Gepts et al. 1986Becerra & Gepts 1994Becerra & Gepts 1994Koenig & Gepts 1989Beebe et al. 1997Tohme et al. 1996Diferencias entre Bolivia y ArgentinaDiferencias dentro de GuatemalaAzurdia et al. 2001Ruptura geológicaGepts et al. 2000forma silvestre Cómo explicar estas diferencias ??Hipótesis 1 : todos los acervos provienen del Acervo MesoamericanoHipótesis 2 :todos los acervos provienen del Acervo ColombianoHipótesis 3 :todos los acervos provienen del Acervo PacíficoHipótesis 4 :todos los acervos provienen del Acervo SurandinoHipótesis 5 :nínguna de las anterioresAtributos de un marcador “ideal”✓Herencia uniparental (evitar recombinaciones genéticas) :DNA citoplásmico como cpDNA y mtDNA, pero captura del citoplasma !✓Presencia de polimorfismo : cpDNA y mtDNA no siempre variables✓Tasa de mutación ‘lenta’un indel cada 100,000 generaciones (= años, en plantas anuales) ✓Neutralidad frente a procesos de selección uso de intrones o secuencias de DNA no codificante ✓Reproducibilidad en la experimentaciónDurangoJaliscoOaxacaChiapas-GuatemalaJunínAAABfuente: Chacón 2001CDTucumánApurimac- CuzcoChuquisacaLojaCajamarcaBoyacáSan JoséEFHLMGIJKEstudio de 127 poblacionessilvestres de América Latina13 haplotipos de cpDNA1 mutación: cada 125,000 añosRuptura geológica✓PCR-RFLPs y secuenciación✓3 intrones del cpDNA✓mutación, e indel✓posición del cambio: interior/ terminal ✓parsimonia; algoritmos de TempletonC• ABD1••713costar9dumossegún Chacón et al. 2007KLJ M•••I3CLBMesoAMesoAMEXMesoA, CLB• • • •F•••••E2MesoA, CLB CRAPER PER, ECDMEXARGPERMEX, BLVRed de haplotipos de cpDNA en Phaseolus vulgaris L. silvestreraíz de la redhaplotipo extinto✓raíz liga con dumo y cost✓3 linajes con distintasevolucionesGepts et al. 2000 estiman la divergencia entre vulg y dumos a 2 x 106 añosGdesde Coates, 1997plataforma marinatierras sobre nivel del marEl mundo en el Jurásico tardio, hace 135 mi añosfuente: Rich & Rich 1983fuente: Rich & Rich 1983El mundo en el Oligoceno, hace 35 mi añosfuente: Rich & Rich 1983El Gran Intercambio Biótico AmericanoMigración de sur a norteMigración de sur a norteMigración de norte a surMigración de norte a surFamilias de Mamíferos involucradas en el Gran Intercambio Biótico AmericanoFamilias que migraron del Norte al SurFamilias que migraron del Sur al Nortefuente: Webb 1997FelidaeCanidaeFamilias que se extinguieronEquidaeUrsidaeSoricidaeLeporidaeHeteromyidaeGeomyidaeSciuridaeMustelidaeTayassuidaeProcyonidaeCervidaeCamelidaeGomphotheriidaeTapiridaeGlyptodontidaeMegatheriidaeMegalochynidaeMylodontidaePhororhachidaeToxodontidaeHydrochoeridaeErethizontidaeCaviidaeAgoutidaeCebidaeDidelphidaeDasypodidaeBradypodidaeMyrmecophagidaeEchimyidaefuente: EO Wilson 1992Comieron las evidencias !Caso de Equusmayor especiación en América del Nortedurante el Terciariodesapareció por los Humanosal inicio del Cuaternariore-introducido en las Américasen 1496 causa parcial del fin delimperio incaíco El Gran Intercambio Biótico AmericanoMigraciones desde el Sur hacia el NorteManihot, Nicotiana, Bactris, Annona, Oryza, Gossypium ?Transporte reciente por animales desde el Sur hacia el NorteCapsicum, Theobroma ?Migraciones desde el Norte hacia el SurPhaseolus, Persea, Solanum ?, Oxalis, Physalis, Fragaria, Rubus, Quercus, Festuca, Agrostis(1.5 mi A – 0.6 mi A antes presente)A manera de conclusión . . .✓es posible trazar la historia y evolución de una especie, si se tiene elmarcador apropiado y colecciones representativas, bien mantenidas y documentadas✓el fríjol puede haber sido parte del Gran Intercambio Biótico Americano, luego de su formación hace un millón de años✓otras especies de plantas (P. lunatus, Manihot, Nicotiana, Gossypium, Rubus, …)parecen haber participado también en este Intercambio a escala geológica✓más que diversidad genética espacial, hemos mostrado una variación de linajescon diferente historia, lo que resalta aún más su valor irremplazableGracias !Migrantes del Norte Migrantes del SurMigrantes del Norte Migrantes del Sur

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